EP1537705B1 - Verfahren zum modifizieren von verbindungen in einem auf datenkomprimierung basierenden kommunikationssystem - Google Patents
Verfahren zum modifizieren von verbindungen in einem auf datenkomprimierung basierenden kommunikationssystem Download PDFInfo
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- EP1537705B1 EP1537705B1 EP02782682A EP02782682A EP1537705B1 EP 1537705 B1 EP1537705 B1 EP 1537705B1 EP 02782682 A EP02782682 A EP 02782682A EP 02782682 A EP02782682 A EP 02782682A EP 1537705 B1 EP1537705 B1 EP 1537705B1
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- H04W88/18—Service support devices; Network management devices
- H04W88/181—Transcoding devices; Rate adaptation devices
Definitions
- the present invention relates to a method for replacing data frames arriving in an exchange of a data compression based on data compression as in the UMTS standard based communication system.
- the Universal Mobile Telecommunication System is one of several mobile radio systems that provide the subscriber of a mobile terminal with a variety of services.
- UMTS operates in the ranges of 1885-2025 MHz and 2110-2200 MHz and also enables data rates of up to 2 Mbit / s beyond the previously known functionality of narrowband mobile radio systems.
- GSM Global System for Mobile Communications
- Communication networks based on UMTS standards require the functionality in, for example, the choice of different codec modes for a subscriber A and a subscriber B, or for interrupting TrFO (Transcoder Free Operation) UMTS Mobile Switching Centers (UMSC) to transcode existing connections from one AMR (Adaptive Multi-rate) codec mode to another AMR codec mode.
- TrFO Transcoder Free Operation
- UMSC UMTS Mobile Switching Centers
- An RNC (Radionetworkcontroller) of a mobile radio network negotiates a set of AMR modes with a switching center over which the voice connection is to run before establishing a UMTS voice connection.
- a switching center over which the voice connection is to run before establishing a UMTS voice connection.
- Such transcoding is conventionally performed by decoding data transmitted in a first codec mode into 160 13-bit linear samples and then encoding them into a second codec mode.
- data which is transmitted to the exchange within a data frame sent by a radio network UTRAN at a distance of 20 ms is decoded by means of a decoder, the data being previously in a first adaptive multi-rate (codec) mode were coded.
- codec first adaptive multi-rate
- voice data contained in the voice frame is converted after its decoding into linear pulse code modulated (PCM) words with a length of, for example, 13 bits.
- PCM linear pulse code modulated
- time-multiplexed data are decompressed to linear pulse-code modulated words with an information content of, for example, 13 bits and then encoded in a new AMR codec mode.
- UMTS standard versions can be used within one connection.
- the WO 01/91489 A1 discloses a method in a UMTS communication network for modifying a connection between sending and receiving subscribers by removing data frames.
- the data frames can have different lengths.
- a UMTS system is selected as a data compression-based communication system. It is also conceivable to use a GERAN (GSM Edge Radio Access Network) system.
- the inventive method is also applicable to replacing IP data frames, the transmission of which takes place by means of the ATM (Asynchronous Transfer Mode) transmission technology, in which case IP data frames are replaced by IP data frames by the method according to the invention.
- both the incoming in the exchange data frame as well as the new data frame is segmented depending on their respective length in one or more each provided with a packet header field AAL2 packets.
- the data packets are marked in the header field, in a UMTS system these are CPS packets with a corresponding CPS header field, in order to determine their membership in a data frame.
- a subfield of the packet header field namely a so-called field UUI (user-to-user indication) is used.
- UUI user-to-user indication
- An essential point of the invention is that further information can be fed within the switching center into a connection between a transmitting and a receiving subscriber, bypassing a coding and a decoding device and a time-division multiplexing switching network.
- the length of the new data frames according to the invention are now selected specifically for the receiving subscriber.
- additional information is fed into the exchange in the new data frame, which is segmented into one or more data packets.
- the new data packets contain, for example, a tone or an announcement.
- TDM-based decoding had to be performed, then TDM-based tones or announcements should be inserted by replacing voice bytes with sound bytes, and then AMR-based backward coding.
- the data frame length is normally dependent on a desired codec mode and the payload of a respective data frame. For example, it is also possible to replace pause frames, so-called SID frames, which are sent when the subscriber of the transmission side does not speak, with one or more, possibly longer tone frames.
- the inventive method is also applicable if only an empty data frame arrives in the exchange.
- Sends a subscriber A for example, no data but only empty data frames are sent, it can still be fed to a receiving subscriber B information in the connection.
- the central office detects the empty data frames and their respective beginning and then sends the information in one or more new data frames instead of the empty data frames to the receiving subscriber B.
- the present invention comprises providing a device for modifying a connection between a transmitting and a receiving subscriber in a data compression based communication system within a switching device, wherein an incoming in the exchange, formatted according to a framing protocol data frame, regardless of the length of the data frame by a new data frame formatted according to the framing protocol can be replaced, or the data frame arriving at the central office can be removed, or one or more new frames framed according to the framing protocol can be generated and inserted into the connection in the event of missing data frames arriving at the central office ,
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ersetzen von in einem in einer Vermittlungsstelle eines auf Datenkomprimierung, wie gemäß dem UMTS-Standard, basierenden Kommunikationssystems ankommenden Datenrahmen.
- Das Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) stellt eines von mehreren Mobilfunksystemen dar, die dem Teilnehmer eines mobilen Endgerätes eine Vielzahl an Diensten zur Verfügung stellen.
- UMTS arbeitet in den Bereichen von 1885-2025 MHz und 2110-2200 MHz und ermöglicht über die bisher bekannte Funktionalität der schmalbandigen Mobilfunksysteme hinaus auch Datenraten von bis zu 2 Mbit/s.
- Es ist ein Ziel des Mobilfunksystems UMTS, weltweit dem Teilnehmer ein einheitliches Mobilfunksystem der dritten Generation zur Verfügung zu stellen und erstmals Roaming und Handover zwischen technisch verschiedenen Netzen, wie beispielsweise GSM (Global System for Mobile Communications) mit von Dual-Band- und Dual-Mode-Terminals zu ermöglichen.
- Kommunikationsnetze, die auf UMTS-Standard basieren, erfordern aufgrund der Auswahl verschiedener Codec-Modi für einen Teilnehmer A und einen Teilnehmer B oder bei Unterbrechung von TrFO (Transcoder Free Operation) die Funktionalität, in den UMTS-Mobile-Switching-Centers (UMSC), bestehende Verbindungen von einem AMR (Adaptive-Multi-Rate)-Codec-Modus auf einen anderen AMR-Codec-Modus zu transcodieren. Über einen Sprachkanal einer Luftschnittstelle eines Mobilfunknetzes wird ein Gespräch eines Teilnehmers komprimiert, wie beispielsweise mittels eines AMR-Codec bei UMTS, übertragen. Ein AMR-Codec enthält einen für ihn spezifischen Algorithmus, der Sprachdaten komprimiert. Ein RNC (Radionetworkcontroller) eines Mobilfunknetzes handelt vor dem Aufbau einer UMTS-Sprachverbindung einen Set von AMR-Modes mit einer Vermittlungsstelle aus, über welche die Sprachverbindung laufen soll. Um weitere Information in die Verbindung bzw. das Gespräch einspeisen zu können, ist es nötig innerhalb der Vermittlungsstelle in die Verbindung einzugreifen. Auch hier ist es demnach nötig bestehende Verbindungen von einem AMR-Codec-Mode wieder auf denselben oder auf einen anderen AMR-Codec-Modus zu codieren, beispielsweise zur Einspeisung von Tönen auf TDM-Basis.
- Eine derartige Transcodierung wird herkömmlicherweise durch die Decodierung von in einem ersten Codec-Modus übertragenen Daten in 160 lineare Samples mit 13 bit und einer nachfolgenden Encodierung in einen zweiten Codec-Modus durchgeführt. Es werden hierfür Daten, die innerhalb eines von einem Funknetzwerk UTRAN in einem Abstand von 20 ms gesendeten Datenrahmens an die Vermittlungsstelle übertragen werden, mittels einer Decodierungseinrichtung decodiert, wobei die Daten zuvor in einem ersten AMR(Adaptive-Multi-Rate)-Codec-Modus codiert wurden. Handelt es sich beispielsweise um Sprachdaten, so werden die in dem Sprachrahmen enthaltenen Sprachdaten nach ihrer Decodierung in linear pulscode-modulierte (PCM) Worte mit einer Länge von beispielsweise 13 bit umgewandelt. Diese werden anschließend nach einem sogenannten A/µ-Law zu Worten mit einem Informationsgehalt von 8 bit komprimiert und über das Time-Division-Multiplexing-Koppelfeld zeitmultiplext. Die zeitmultiplexten Daten werden zu linear pulscodemodulierten Worten mit einem Informationsgehalt von beispielsweise 13 bit dekomprimiert und anschließend in einem neuen AMR-Codec-Modus codiert.
- Durch Verwendung des synchron funktionierenden TDM-Koppelfeld zum Einfügen von Tönen und/oder Ansagen ist eine Codierung und Decodierung nötig, was zusätzliche Codier- bzw. Decodiersystemeinheiten erfordert.
- In Abhängigkeit von verschiedenen Netzabschnitten innerhalb des auf UMTS-Standard basierenden Kommunikationsnetzes können innerhalb einer Verbindung verschiedene UMTS-Standard-Versionen verwendet werden.
- Die
WO 01/91489 A1 - Es war eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit deren Hilfe es möglich wird, Datenrahmen einer Verbindung durch andere Datenrahmen zu ersetzen, so dass ein Einfügen beispielsweise von Tönen und/oder Ansagen ohne eine Dekodierung auf TDM-Basis und nachfolgender Rückkodierung auf ATM-Basis durchgeführt werden kann.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den entsprechenden Unteransprüchen aufgeführt.
- Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Modifizieren einer Verbindung zwischen einem sendenden und einem empfangenden Teilnehmer in einem auf Datenkomprimierung basierenden Kommunikationssystem innerhalb einer Vermittlungsstelle bereitgestellt, wobei ein in der Vermittlungsstelle ankommender, nach einem Rahmungsprotokoll (framing-protocol) formatierter Datenrahmen, unabhängig von der Länge des Datenrahmens durch einen neuen, nach dem Rahmungsprotokoll formatierten Datenrahmen ersetzt wird, so dass ohne Qualitäts- und Zeitverlust zusätzliche Information in die Verbindung eingespeist werden kann.
- Die Datenrahmen können unterschiedliche Länge haben.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als ein auf Datenkomprimierung basierendes Kommunikationssystem ein UMTS-System gewählt. Denkbar ist auch die Verwendung eines GERAN-Systems (GSM Edge Radio Access Network). Das erfindungsgemäße Verfahren ist ebenfalls anwendbar bei Ersetzen von IP-Datenrahmen, deren Übertragung mittels der ATM-(Asynchronous Transfer Mode)Übermittlungstechnologie stattfindet, wobei dann durch das erfindungsgemäße Verfahren IP-Datenrahmen durch IP-Datenrahmen ersetzt werden.
- Vorzugsweise ist bzw. wird sowohl der in der Vermittlungsstelle ankommende Datenrahmen wie auch der neue Datenrahmen in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Länge in ein oder mehrere mit je einem Paketkopffeld versehene AAL2-Pakete segmentiert.
- Ferner wird in den jeweiligen Paketkopffeldern der AAL2-Pakete angezeigt, welchem Datenrahmen das jeweilige AAL2-Paket zuzuordnen ist.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in den jeweiligen Paketkopffeldern der AAL2-Pakete angezeigt, ob weitere nachfolgende AAL2-Pakete folgen, die einem Datenrahmen zuzuordnen sind.
- Das bedeutet, dass nicht jedem in der Vermittlungsstelle ankommenden Datenrahmen genau ein Datenpaket zugeordnet wird, sondern dass das ein Datenrahmen durch zwei oder mehrere AAL2-Pakete segmentiert wird, die wiederum mittels ATM-Zellen weitergeleitet werden.
- Um sicherzustellen, dass der vollständige ursprünglich in der Vermittlungsstelle angekommene Datenrahmen ersetzt wird, der in ein oder mehrere AAL2-Pakete segmentiert ist, die dann auch in der entsprechend richtigen Abfolge weitergeleitet werden, muss jeweils detektierbar sein, ob ein AAL2-Paket ein Endpaket darstellt oder nicht. Ferner muss kenntlich sein, ob ein AAL2-Paket ein Folgepaket eines vorhergehenden AAL2-Paketes darstellt und ob für ein AAL2-Paket ein Folgepaket existiert.
- Gemäß ITU-T Empfehlungen I.362.2 und I.366.1 werden die Datenpakete im Paketkopffeld, in einem UMTS-System handelt es sich dabei um CPS-Pakete mit entsprechendem CPS-Paketkopffeld, markiert, um die Zugehörigkeit zu einem Datenrahmen festzulegen. Dazu wird ein Teilfeld des Paketkopffeldes, nämlich ein sogenanntes Feld UUI (user-to-user indication) verwendet. Wenn der Datenrahmen nur ein Datenpaket enthält, wird ein UUI-Wert < 27 verwendet. Wenn der Datenrahmen mehrere Datenpakete enthält, wird bei allen Datenpaketen des Datenrahmens UUI=27 gesetzt, nur beim letzen Datenpaket wird dann UUI<27 gesetzt Zum Ersetzen von Datenrahmen ist es zunächst nötig, diese Datenrahmen als Ganzes zu erkennen. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dafür nicht nötig, aus den einzelnen Datenpaketen eines Datenrahmens den vollständigen Datenrahmen wiederherzustellen. Es reicht dafür aus, ein Teilfeld des Paketkopffeldes, nämlich das bereits beschriebene UUI-Feld eines jeden Datenpaketes zu prüfen, was als "UUI-Monitoring" bezeichnet wird. Ein neuer Datenrahmen beginnt nach einem Paket mit UUI<27.
- Wenn mit dem Ersetzen von Datenrahmen begonnen werden soll, dann wird erst das Ende eines Datenrahmens (Paket mit UUI<27) für die zu modifizierende Verbindung abgewartet. Dadurch soll vermieden werden, dass unvollständige Rahmen ankommen. Danach werden vollständige Rahmen durch vollständige Rahmen ersetzt.
- Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass innerhalb der Vermittlungsstelle in eine Verbindung zwischen einem sendenden und einem empfangenden Teilnehmer unter Umgehung einer Codier- und einer Decodiereinrichtung und eines Time-Division-Multiplexing-Koppelfeldes weitere Information eingespeist werden kann.
- Die Länge der neuen Datenrahmen werden erfindungsgemäß nunmehr spezifisch für den empfangenden Teilnehmer gewählt.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der Vermittlungsstelle in den neuen Datenrahmen, der in ein oder mehrere Datenpakete segmentiert wird, zusätzliche Information eingespeist. Die neuen Datenpakete enthalten beispielsweise einen Ton oder eine Ansage.
- Vorteile der Erfindung sind vor allem darin zu sehen, dass ein Umweg über das TDM-Koppelnetz nicht mehr nötig ist. Bisher musste zum Einfügen von Tönen oder Ansagen eine Dekodierung auf TDM-Basis durchgeführt werden, dann die Töne oder Ansagen auf TDM-Basis eingefügt werden, indem Sprachbytes durch Tonbytes ersetzt wurden, und danach eine Rückkodierung auf AMR-Basis vorgenommen werden.
- Die Datenrahmenlänge ist normalerweise abhängig von einem gewünschten Codec-Mode und der Nutzinformation eines jeweiligen Datenrahmens. Man kann dabei beispielsweise auch Pausen-Rahmen, sogenannte SID-Frames, die gesendet werden, wenn der Teilnehmer der Sendeseite nicht spricht, durch einen oder mehere, möglicherweise längere Ton-Rahmen ersetzen.
- Zur Einspeisung zusätzlicher Information in eine Verbindung ist das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls anwendbar, wenn nur ein leerer Datenrahmen in der Vermittlungsstelle ankommt. Sendet ein Teilnehmer A beispielsweise keine Daten sondern werden lediglich leere Datenrahmen versendet, so kann für einen empfangenden Teilnehmer B trotzdem eine Information in die Verbindung eingespeist werden. Die Vermittlungsstelle detektiert dabei die leeren Datenrahmen und deren jeweiligen Beginn und schickt dann die Information in einem oder mehreren neuen Datenrahmen anstelle der leeren Datenrahmen zu dem empfangenden Teilnehmer B.
- Wenn in der unmodifizierten Verbindung keine Datenrahmen ankommen, beispielsweise bei einer längeren Sprechpause, ist ein Ersetzen von Datenrahmen nicht möglich. In diesem Fall werden erfindungsgemäß neue Datenrahmen, beispielsweise mit Tönen, in einem für die Verbindung vorgesehenen Raster eingefügt.
- Andererseits ist es auch möglich, Datenrahmen zu entfernen ohne diese zu ersetzen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn man Sprachpausen in eine Verbindung einfügen will.
- Ferner umfasst die vorliegende Erfindung das Bereitstellen einer Vorrichtung zum Modifizieren einer Verbindung zwischen einem sendenden und einem empfangenden Teilnehmer in einem auf Datenkomprimierung basierenden Kommunikationssystem innerhalb einer Vermittlungseinrichtung, wobei ein in der Vermittlungsstelle ankommender, nach einem Rahmungsprotokoll formatierter Datenrahmen, unabhängig von der Länge des Datenrahmens durch einen neuen, nach dem Rahmungsprotokoll formatierten Datenrahmen ersetzt werden kann oder dass der in der Vermittlungsstelle ankommende Datenrahmen entfernt werden kann, oder dass bei fehlenden in der Vermittlungsstelle ankommenden Datenrahmen ein oder mehrere neue, nach dem Rahmungsprotokoll formatierte Datenrahmen generiert und in die Verbindung eingefügt werden können.
Claims (7)
- Verfahren zum Modifizieren einer Verbindung zwischen einem sendenden und einem empfangenden Teilnehmer in einem auf Datenkomprimierung basierenden Kommunikationssystem innerhalb einer Vermittlungsstelle,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein nach einem Rahmungsprotokoll formatierter, in der Vermittlungsstelle ankommender Datenrahmen, unabhängig von der Länge des Datenrahmens durch einen neuen, nach dem Rahmungsprotokoll formatierten Datenrahmen ersetzt wird und in die Verbindung eingespeist wird, oder
dass bei fehlenden, in der Vermittlungsstelle ankommenden Datenrahmen ein oder mehrere neue, nach dem Rahmungsprotokoll formatierte Datenrahmen generiert und in die Verbindung eingespeist werden. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass als ein auf Datenkomprimierung basierendes Kommunikationssystem ein UMTS-System gewählt wird. - Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Länge sowohl der in der Vermittlungsstelle ankommende Datenrahmen segmentiert ankommt wie auch der neue Datenrahmen in ein oder mehrere mit je einem Paketkopffeld versehene AAL2-Pakete segmentiert wird. - Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den jeweiligen Paketkopffeldern der AAL2-Pakete angezeigt wird, welchem Datenrahmen das jeweilige AAL2-Paket zuzuordnen ist. - Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den jeweiligen Paketkopffeldern der AAL2-Pakete angezeigt wird, ob weitere nachfolgende AAL2-Pakete folgen, die einem Datenrahmen zuzuordnen sind. - Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Ende eines Datenrahmens der zu modifizierenden Verbindung abgewartet wird, bevor mit dem Ersetzen begonnen wird, wofür nicht aus den AAL2-Paketen die Datenrahmen wieder erstellt werden, sondern nur durch Auswertung des jeweiligen Paketkopffeldes das Ende eines Datenrahmens festgestellt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die AAL2-Pakete in ATM-Zellen gefasst werden, die spezifiziert werden auf den empfangenden Teilnehmer.
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